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SARS-CoV-2-Epidemie: Verschiedene Modelle, gleiche Aussage

Donnerstag, 7. Mai 2020

/VFX, stock.adobe.com

Berlin – Die Bundesregierung hat sich mit den Ministerpräsidenten der Länder auf weit­reichende Lockerung der Maßnahmen gegen die COVID-19-Epidemie geeinigt. Einzelne Länder sollen stärker selbstverantwortlich über die weitere Lockerung der Maßnahmen entscheiden.

Allerdings nur soweit, wie in den Landkreisen die Anzahl Neuinfizierter in­nerhalb von sieben Tagen 50 pro 100.000 Einwohner nicht überschreitet. Bei mehr Infi­zierten sollen erneut weitreichende Einschränkungen gelten. Eines der wichtigsten Werkzeuge, das von politischen Entscheidungsträgern sowie Wissenschaftlern bei der Einschätzung des Infektionsverlaufs genutzt werden, sind Modellrechnungen.

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Seit Wochen sind verschiedenste Modelle im Gespräch, die die weitere Dynamik der Pande­mie vorhersagen sowie den Einfluss von verschiedenen Maßnahmen ein­schätzen können sollen. Das Robert-Koch-Institut stellt beispielsweise ein Nowcasting-Modell zur Verfügung, das eine bessere Schätzung der aktuellen Daten anbietet und da­mit beispielsweise versucht, den Meldeverzug auszugleichen.

Vor einigen Tagen hatte sich darüber hinaus ein Zusammenschluss aus vier großen For­schungsgesellschaften in einem Positionspapier für eine adaptive Strategie bei den weiteren Maßnahmen ausgesprochen. Unter den Autoren des Positionspapiers findet sich ein Forscherteam vom Helmholtz-Institut für Infektionsforschung (HZI).

Dort wird in das Modell eine feinere Klassifikation des Krankheitsverlaufs einge­schlossen und wichtige epidemiologische Parameter bis auf Länderebene aufgeschlüsselt. Michael Meyer-Hermann, Leiter der Abteilung System-Immunologie, Helmholtz-Zentrum für In­fekt­ionsforschung (HZI), hat das Modell entwickelt.

In einem Pressebriefing des Science Media Centers beschreibt er zwei verschiedene Mo­delle, die mit einer grundlegend anderen Herangehensweise das Infektionsgeschehen abbilden und vorhersagen sollen. Sogenannte SIR-Modelle (susceptible-infected-removed model) sind für große Populationen entwickelt, dafür aber relativ grob in ihren Aussagen. Sie lassen sich allerdings schnell berechnen. Im Gegensatz dazu arbeitet Meyer-Hermann derzeit an einem sogenannten agentenbasierten Modell, das auf die Coronaepidemie an­gewendet werden soll.

„Dabei wird jeder einzelne Agent, also Einwohner, berechnet. Für Gesamtdeutschland mit 82 Millionen Einwohnern würden die Rechenkapazitäten so sehr beansprucht, dass ein Er­gebnis zu viel Zeit in Anspruch nehmen würde“, erklärte Meyer-Hermann. Dagegen sei es sehr gut geeignet, um zum Beispiel einzelne Landkreise abzubilden.

Aufgrund der Rolle der Länder wird diese Fähigkeit einen hohen Stellen­wert gewinnen. Die reine Rechenzeit würde bei wenigen hunderttausend Menschen nur wenige Stunden betragen. „Die Vorbereitung mit den vielen Parameter, die dazu genutzt werden, dauert hingegen mehrere Wochen.“ Daher müsste geschaut werden, wie man diesen Aufwand stemmen kann.

Viola Priesemann, Leiterin der Forschungsgruppe Theorie neuronaler Systeme, Max-Planck-Institut für Dynamik und Selbstorganisation, hat ein weiteres Modell entwickelt, das eine weitreichendere Vorhersage anbietet und vor allem die Effekte verschiedener Maßnahmen auf den Verlauf der Pandemie modelliert.

Modelle nicht überinterpretieren

Laut Mirjam Kretzschmar, Julius Center for Health Sciences and Primary Care, Universi­täts­medizin Utrecht, und wissenschaftliche Leiterin für mathematische Krankheitsmo­dellie­rung, Rijksinstituut voor Volksgezondheid en Milieu (RIVM), müsse grundsätzlich aufgepasst werden, dass Modelle nicht überinterpretiert werden.

Das liege vor allem daran, dass allen Modellen Parameter zugrunde liegen, die zwar auf der Grundlage wissenschaftlicher Erkenntnisse beruhen, aber insgesamt nur geschätzt werden. Damit gibt es bedeutende Unsicherheiten in den Vorhersagen. Vor allem bei einem neuen Virus, das eine noch nicht genau beschriebene Krankheit auslöst, ist dieses Vorgehen äußerst schwierig.

Für Meyer-Hermann ist derzeit die Beatmungszeit von COVID-19-Patienten einer der Pa­ra­meter, der mit der meisten Unsicherheit belegt ist. „Die Zahlen unterscheiden sich zwi­schen Deutschland und China um zwei bis drei Wochen. Das ändert zwar nichts am In­fektionsgeschehen, allerdings sehr viel an der Auslastung von Intensivbetten und damit am Zeitpunkt des Erreichens der Belastungsgrenze des Gesundheitssystems“, sagte er.

Auch inwiefern saisonale Effekte einen Einfluss auf das Infektionsgeschehen nehmen werden, könne bislang niemand wissen. Daher seien diese Faktoren nur schwer in die Berechnungen mit einzubeziehen.

Priesemann geht in diesem Zusammenhang auf harte und weiche Parameter ein. „Weiche Parameter verursachen selbst bei einer großen Änderung nur eine kleine Verschiebung des Gesamtergebnisses. Bei harten Parametern hingegen können schon kleine Änderun­gen drastische Folgen haben.“

Mit dem Erkrankungsdatum, das am Anfang der Pandemie schwer herrauszufinden war, könne man allerdings mittlerweile gut umgehen. In Priesemanns Modell wird aus den Meldedaten der Gesundheitsämter auf den Infektionstag zurückgerechnet, in Meyer-Hermanns Modell wird der Symptombeginn zugrunde gelegt.

Mit beiden Varianten wird verhindert, dass es Schwankungen aufgrund des unterschiedli­chen Meldeverhaltens der Gesundheitsämter (manche Ämter melden Infektionen bei­spiels­weise nur unter der Woche) zu Schwankungen in den Zahlen kommt.

Wichtig sei jedenfalls immer die Interpretation der Daten sowie ein guter Kontakt in die einzelnen Regionen. Ansonsten könne ein größerer Ausbruch in einem Altenheim dazu führen, dass ein Infektionsgeschehen im ganzen Landkreis angenommen würde.

Meyer-Hermann sagt dazu auch, dass die Politik vielleicht die Zahl von 50 Infektionen pro 100.000 Einwohner und Woche als Marke für schärfere Maßnahmen angesetzt hat, um aufgrund solcher einzelner lokaler Ausbrüche, nicht sofort eine ganze Region „dicht­zumachen“.

Priesemann ist mit dieser Kennziffer dennoch nicht zufrieden. Ihrer Meinung nach sollte man versuchen, die Zahl von Null Neuinfektionen zu erreichen. Sie wirft die Frage auf, ob man chronisch mit Infektionsgeschehen und Einschränkungen weitermachen will oder weitestgehend COVID-19 frei werden möchte.

Ihren Berechnungen zufolge hätte man „bei weiterhin Deutschlandweiten, scharfen Maß­nahmen, Mitte bis Ende Mai das Ausbruchgeschehen unter Kontrolle. Dann hätte relativ problemlos das öffentliche Leben zu großen Teilen wiederaufgenommen werden können“.

Insgesamt hätten sich die Wissenschaftler spätere Lockerungen der Maßnahmen ge­wünscht. Denn bei allen Unterschieden in den Modellrechnungen, kommen sie im Kern zu den gleichen Aussagen. Und diese sprächen dafür, die Maßnahmen erstmal weiter aufrecht zu erhalten. © gru/aerzteblatt.de

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